- Fontes
- La fonte grise présente une capacité d’amortissement élevée et une dilatation thermique plus faible que celle de l’acier, ce qui contribue à sa stabilité dimensionnelle lors des cycles thermiques. Un recuit de détente des contraintes, effectué entre 550 et 650 °C, est couramment pratiqué afin de réduire les tensions internes dues à la coulée, sans compromettre la résistance ni la dureté. Les qualités courantes de fonte grise sont GG-15, GG-20 et GG-25.
- La fonte nodulaire (ductile) peut également offrir une bonne stabilité. En outre, les séries de fontes ductiles à faible dilatation thermique (par exemple B1, B2, B3), riches en nickel et en cobalt, affichent des taux de variation dimensionnelle de seulement 0,005–0,026% et 0–0,044% respectivement selon les axes transversal et longitudinal, ce qui est nettement inférieur à celui de la fonte ductile ordinaire (0,086% et 0,485%) ou de l’acier inoxydable (0,188% et 0,682%).
- Aciers moulés
Bien que la déformation soit généralement plus importante dans les aciers moulés en raison des transformations de phase, certaines nuances d’aciers moulés à faible déformation ont été développées. Le durcissement par flamme est utilisé car la température de transformation plus basse de ces alliages spécifiques permet d’éviter des déformations importantes et de prévenir les fissures dues au refroidissement rapide.
- Alliages d’aluminium
- Les alliages d’aluminium nécessitent un contrôle précis des procédés en raison de leur conductivité thermique élevée, de leur point de fusion relativement bas (~660 °C) ainsi que de leur tendance à s’affaisser sous l’effet de la gravité à haute température.
- L’ADC12 (Al-Si-Cu) est un alliage destiné au moulage sous pression, offrant une bonne stabilité dimensionnelle. Son traitement thermique doit être soigneusement maîtrisé, car il entraîne une contrainte de dilatation due à la précipitation d’éléments tels que le silicium.
- Les A356 et A365 sont des alliages présentant une bonne coulabilité et une bonne aptitude au traitement thermique. Leur déformation peut être minimisée grâce à des procédés optimisés de chauffage et de trempe, permettant d’éviter les fissures et de maintenir la précision.
- Alliages à faible dilatation
Ces alliages spéciaux sont conçus pour des applications exigeant une dilatation thermique quasi nulle et une grande stabilité dimensionnelle sur une large plage de températures.
- L’Invar 36 (Fe-36% Ni) possède un coefficient de dilatation thermique (CTE) extrêmement faible, garantissant des dimensions pratiquement constantes depuis les températures cryogéniques jusqu’à 260 °C.
- Le Super Invar (Fe-32% Ni-5% Co) offre un coefficient de dilatation thermique encore plus bas que celui de l’Invar standard, répondant aux exigences des applications les plus critiques.
- Le Kovar (Fe-Ni-Co) est un autre alliage à faible CTE, capable de maintenir des variations dimensionnelles minimes face aux fluctuations de température.
- Autres alliages
- L’alliage Zamak (Zn-Al) présente une température de fusion relativement basse (environ 390 °C), ce qui limite les contraintes thermiques exercées sur les moules et les outils, contribuant ainsi à une précision dimensionnelle durable.
- Certaines superalliages, comme le GH242 (Ni-Mo-Cr), possèdent naturellement de faibles coefficients de dilatation thermique associés à une résistance élevée aux hautes températures, assurant ainsi leur stabilité.
Principes généraux du traitement thermique à faible distorsion
Outre le choix des matériaux, il existe des principes généraux que vous devriez suivre dans votre procédé afin de minimiser la distorsion lors du traitement thermique :
- Effectuez toujours une étape de recuit de détente des contraintes avant tout traitement thermique à haute température, afin d’éliminer les contraintes résiduelles issues de la coulée.
- Optimisez la composition de l’alliage pour abaisser le point Ms, favorisant ainsi une transformation plus progressive et réduisant les variations de volume ainsi que les contraintes lors de la trempe.
- Contrôlez la vitesse de trempe afin d’éviter des gradients thermiques élevés (par exemple, en choisissant un refroidissement à l’air lorsque cela est possible), car un refroidissement trop rapide constitue l’une des principales causes de distorsion.